| 研究課題/領域番号 |
26246038
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
池上 健 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物理計測標準研究部門, 上級主任研究員 (60356417)
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| 研究分担者 |
渡部 謙一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物理計測標準研究部門, 主任研究員 (50358389)
柳町 真也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物理計測標準研究部門, 主任研究員 (70358216)
高見澤 昭文 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 物理計測標準研究部門, 主任研究員 (50462833)
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| 研究期間 (年度) |
2014-06-27 – 2018-03-31
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| キーワード | 低温サファイア発振器 / 周波数安定度 / 局部発振器 / パルス管冷凍機 / 振動抑制クライオスタット |
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| 研究実績の概要 |
セシウム一次周波数標準器の精度は15桁を超え、秒の再定義を目指した光時計の開発も活発に行われている。国際原子時の精度向上のためには一次周波数標準器自体の精度向上に加え、安定に動作する局部発振器が不可欠であるが、水素メーザーでは性能が不足しつつある。低温サファイア発振器（Cryogenic Sapphire Oscillator、CSO）は短期周波数安定度に優れた発振器であるが、定期的な液体ヘリウムの補充が必要である。西オーストラリア大学では振動抑制冷凍機を用いた電気的冷却方式のCSOが開発され、液体ヘリウムで冷却したCSOよりも優れた周波数安定度が達成されている。本研究では1秒程度から1日程度にわたる平均時間において15桁より優れた周波数安定度を有し、かつ数年にわたって連続運転が可能な、水素メーザーを置き換える次世代の局部発振器を目指している。
今年度は前年度までに開発された2台の振動抑制型クライオスタットと低振動冷凍機を用いた低温サファイア発振器を相互に比較することで、構成要素の雑音評価を行って周波数安定度の改善を行った。共振器に入力されるパワーが大きいほど短期安定度は向上するが、その一方でパワーが大きいと周波数変動も大きくなることから発振パワーの調整を行うとともに、発振器ループ内の素子の最適化を行った。2台のCSO相互の周波数比較から、周波数安定度として平均時間1秒から数100秒の平均時間において10の(-16)台の周波数安定度が得られていることを確認することができた。また、一度動作を開始して周波数のロックを行えば、年のオーダーで自律的に連続運転可能であることを確認できた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
当所の予定通り、前年度までに開発された2台の低温サファイア発振器を相互に比較し、周波数安定度の評価と改善を行うことができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
発振ループ内の素子の位相雑音の評価や温度などの環境の改善を行うことで、さらなる短期・中長期の周波数安定度の改善を進める。
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